鍋爐的清潔燃料水煤漿

　　水煤漿國情清潔燃料燃燒環(huán)境保護(hù)水煤漿是國際上70年代興起的以煤代油為目標(biāo)的新型燃料。我國自1982年起就組織了一批科研工作者對水煤漿的基礎(chǔ)理論及制備、儲運、燃燒技術(shù)進(jìn)行全面的科技攻關(guān)和工業(yè)試驗，20年來，取得了豐碩成果，特別是在電站鍋爐和工業(yè)鍋爐的燃燒技術(shù)方面獲得了突破性進(jìn)展。使得水煤漿的各項技術(shù)曰趨成熟水煤漿產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，具備了產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的條件。

　　1.1水煤漿的特征水煤漿是一種新型煤基液體清潔燃料，它是把洗選后的低灰分精煤加工研磨成微細(xì)煤粉，按約2/3的煤炭和1/3的水分以及不大于2%的添加劑，經(jīng)物理方法加工而成的煤水混合物。水煤漿的平均粒徑一般為30~60m，具有與重油相似的流動性，在常溫下儲存方便，且適合于火車、汽車和管道多種運輸方式。水煤漿的熱值大致為21MJ/kg，即2t水煤漿等同于1t重油的熱值。電站鍋爐用水煤漿的燃燒效率可達(dá)98%，鍋爐熱效率達(dá)90%；工業(yè)鍋爐燃用水煤漿的燃燒效率為94 ~95%，鍋爐熱效率為83%，鍋爐負(fù)荷均可在40%~100%任意調(diào)節(jié)。

　　1.2水煤漿的種類與生產(chǎn)廠家截至2000年底，我國水煤漿生產(chǎn)廠家共有10家，設(shè)計生產(chǎn)能力為203萬t/a主要為山東白楊河電廠水煤漿廠（60萬t/a），山西大同匯海水煤漿廠（30萬t/a），北京礦務(wù)局水煤漿廠（25萬t/a），山東棗莊八一水煤漿廠（25萬t/a）山東兗日水煤漿公司（25萬t/a）刑臺東龐礦水煤漿廠（18萬t/a）撫順勝利制漿廠（7萬t/a）等。產(chǎn)品分別供4t/h~230t/h工業(yè)鍋爐及電站鍋爐燃燒。水煤漿作為燃料從發(fā)展的種類和用途可為多種。（見表1）表1水煤漿種類和用途種類特征使用方式用途中濃度水煤漿管道輸送脫水后供燃煤鍋爐高濃度水煤漿70%煤、29%水、1%添加劑泵送、霧化直接燒鍋爐（代油）超細(xì)。超低灰煤漿替代油燃料內(nèi)燃機直接燃用高中灰煤漿泵送爐內(nèi)供燃煤鍋爐超純煤漿直接作燃料供燃油、燃?xì)忮仩t原煤煤漿原煤就地、爐前制漿直接作煤燃料燃煤鍋爐、工業(yè)窯爐脫硫型水煤漿煤漿中加入脫硫劑泵送爐內(nèi)、燃燒脫硫直接脫硫效率一50% 1.3添加劑的科研與生產(chǎn)高煤漿穩(wěn)定性和流動性的作用。添加劑的優(yōu)劣直接水煤漿添加劑起著促進(jìn)煤水親合、煤粉分散、提關(guān)系著水煤漿產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和價格，因此國內(nèi)外都非常重視添加劑的研制與開發(fā)。多年來我國科技人員本著性能價格比最優(yōu)的原則開發(fā)出了萘系列、焦油系列、腐植酸類系列、木質(zhì)素系列等產(chǎn)品，如南京大學(xué)研究開發(fā)建成了1.0萬t/a能力的NDF系列生產(chǎn)線，淮南礦業(yè)集團(tuán)合成材料廠建成了0.5萬t/a級萘系列生產(chǎn)線，此外昆山、淮南工業(yè)學(xué)院、吉林東信再生資源有限公司等也建成了添加劑生產(chǎn)線。目前，國產(chǎn)添加劑性能已達(dá)到較高水平，且價格低廉，完全能夠滿足我國水煤漿生產(chǎn)的需求。

　　1.4制漿與燃燒技術(shù)水煤漿的制漿設(shè)備主要是磨機，它是保證水煤漿合理粒度級配的關(guān)鍵，經(jīng)過科技人員的多年研究，江蘇亞特機械制造有限公司、洛陽礦山機廠、沈陽重型機械廠等單位生產(chǎn)出了多種類型規(guī)格的磨機，可供選擇使用。

　　燃燒技術(shù)是鍋爐燃用水煤漿的核心。近年來杭州鍋爐廠、青島海眾實業(yè)有限公司等鍋爐廠家開發(fā)生產(chǎn)了用鍋爐和對230t/h大型燃用水煤漿的成功改造，目前水煤漿在鏈條爐、流化床鍋爐和窯爐的穩(wěn)定燃燒積累了許多經(jīng)驗。浙江大學(xué)等單位開發(fā)的0.5~5t/h水煤漿噴嘴，旋流、直流型燃燒器以及1漿過濾器都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

　　2我國的能源結(jié)構(gòu)特點與能源策略隨著人類文明程度的提高，能源消費不斷增加，廢物的排放量也在逐年上升，這就會對人們賴以生存環(huán)境的地球及大氣層造成極大的污染，損害了人類的身心健康。為此，世界各國在制定可持續(xù)發(fā)展政策的同時，把利用清潔能源、治理環(huán)境污染作為國策加以實施。近十年來，我國的大中城市為減少環(huán)境污染，已對煤炭的直接燃燒作了有效的限制。

　　2.1能源結(jié)構(gòu)特點從20世紀(jì)五十年代起，發(fā)達(dá)國家隨著能源科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，除可再生能源技術(shù)得到快速發(fā)展外，石油天然氣等清潔燃料的利用比例以逐漸取代了煤炭的霸主地位，而我國的能源消費結(jié)構(gòu)還是以煤為主的國家，詳見2001年能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，見表2.據(jù)中國工程院研究預(yù)測，到2050年煤炭仍將為我國的主要能源，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中占47.7%.富煤、缺油、少氣的特點，見表3.表2世界一次商品能源消費結(jié)構(gòu)％消費結(jié)構(gòu)石油天然氣煤炭總計美國中國俄羅斯英國法國印度南非澳大利亞世界總計表3世界和中國化石能源資源情況化石能源煤石油天然氣世界總可采儲量中國可米儲量中國所占比例（％）中國人均占世界人均比（％）2.2能源策略從能源利用的經(jīng)濟(jì)性來講，煤炭是廉價的能源，燃用天然氣、石油的運行成本一般為燃用動力煤的2 ~3倍；但從環(huán)境講上煤炭直接燃燒，一是排放大量的污染物，如粉塵TSP和SO2，二是排放大量溫室氣體⑴2.1999年我國SO2排放總量為1857萬t，煙塵排放量為1159萬t，其中75%以上與燃煤污染有關(guān)，以煤煙型為主的大氣污染導(dǎo)致的酸雨覆蓋區(qū)已達(dá)到國土總面積30%以上，現(xiàn)已影響和制約著國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。從我國的能源需求情況看2000年煤炭出口約4000萬t，石油進(jìn)口約7000萬t，石油進(jìn)口依存度已達(dá)30%，并且近20年內(nèi)還要逐年增長，石油進(jìn)口依存度的增加已危及到國家能源安全。

　　煤炭是可以潔凈利用的能源，降低對環(huán)境的污染水煤漿技術(shù)即是最具代表性潔凈煤技術(shù)之一。它不但能燃燒而且還可以替代石油，以緩解我國石油緊缺的矛盾。我國領(lǐng)導(dǎo)人和政府職能部門非常重視水煤漿技術(shù)的研發(fā)和利用。早在1996年1月19日江澤民總書記在視察中國礦大水煤漿中試廠時指示：從戰(zhàn)略上看，中國煤炭豐富，要充分發(fā)揮煤的作用，中國的燃料在相當(dāng)長的時期要依靠煤，要把水煤漿作為一個戰(zhàn)略問題來考慮，這是一件十分重要的4：2個多能源比較貧乏的國家相對而言具有趾工作“。疆家經(jīng)貿(mào)委在節(jié)約和替代燃料油：：十五”規(guī)劃中指出：到2005年全國節(jié)約和替代燃料油1600萬t其中替代燃料油1262萬t，占78. 9%“并且把水煤漿技術(shù)替代燃料油放在了首要位置加之論述，這將對水煤漿的研發(fā)和應(yīng)用具有良好的推動作用。

　　3鍋爐燃用水煤漿的效益分析清潔燃料水煤漿作用電站鍋爐和工業(yè)鍋爐的燃料，不但符合國家以煤代油的政策，而且也在我國可持續(xù)發(fā)展的條件下降低污染物排放利于環(huán)境保護(hù)的主要途經(jīng)之一。

　　3.1社會效益燃用水煤漿與燃煤相比，燃料運輸更為簡便，水煤漿管道運輸比鐵路和公路運輸少占耕地，基建投資省，運行費用低；鍋爐房區(qū)域取消了制粉上煤貯運系統(tǒng)，簡化了生產(chǎn)流程，降低了管理操作人員的勞動強度；由于水煤漿具有低灰特性，減少了灰渣場地，并使鍋爐受熱面磨損大幅度降低，使鍋爐檢修維護(hù)費下降。與燃油燃?xì)庀啾�，鍋爐運行更加安全，并具有同樣的低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒性能和調(diào)峰能力。

　　3.2環(huán)境效益鍋爐燃用水煤漿可實現(xiàn)低塵、低SO2和低NOx排放。山東白楊河發(fā)電廠230t/h電站鍋爐改燒水煤漿后，經(jīng)山東電力研究院檢測：煙塵排放濃度為135.2mg/Nm3，S2排放濃度為255. 37mg/Nm3，都低于國家（00mg/Nm3和900mg/Nm3）的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于水煤漿中含有約30%的水分，燃漿的火焰溫度比燃煤粉低約150°Q水蒸汽在燃燒過程中有還原作用，使部分NOx還原成N2，因此，燃燒水煤可降低煙氣中的NOx的排放量。

　　3.3經(jīng)濟(jì)效益煤是最廉價的化石能源，但它在燃燒過程中給人類帶來的環(huán)境嚴(yán)重污染，使人們不得不把目光投向清潔能源。水煤漿作為一種清潔燃料，與燃油、燃?xì)庀啾茸顬榻?jīng)濟(jì)（見表4）從表4中可以得出單位熱值價格比水煤漿、重油、燃?xì)鉃?：表4單位熱值價格比名稱價格（元/t）熱值價格（元/MJ）水煤漿重油天然氣4結(jié)語綜上所述，根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)的特點和環(huán)境狀況，近五十年內(nèi)，我國將主要依靠高效節(jié)能技術(shù)和潔凈煤技術(shù)，這是最經(jīng)濟(jì)、最有效地減少環(huán)境污染和溫室氣體排放的途徑，也是緩解石油供需矛盾實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求和現(xiàn)實選擇。水煤漿技術(shù)作為潔凈主要技術(shù)之一，已具備技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)合理、社會急需的特點。因此，國家政府職能部門應(yīng)制定鍋爐燃用水煤漿的優(yōu)惠政策加以鼓勵，另有大、中城市限制鍋爐直接燃燒煤炭的地方政策，技術(shù)部門要大膽地選用水煤漿鍋爐和改造燃油鍋爐，水煤漿產(chǎn)業(yè)必將有一個較快的發(fā)展，使之這一技術(shù)更大程度的服務(wù)于社會，